窄带无线接收机的基带接收方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种基带接收方法和基带装置，应用于窄带无线系统中的终端，涉及无线通信技术。所述的基带接收方法包括，计算NRS导频位置的最小二乘LS估计值，对一个子帧内相同子载波位置的LS结果取平均，不同载波位置的LS结果加密，获得一列结果；同时计算频域相关值，对相关值区分不同的档位。按照区分的档位，对加密后的一列LS结果进行滤波，将滤波结果作为子帧上所有OFDM符号的信道估计值；同时根据LS加密结果估算噪声功率值，最后根据信道估计值和噪声功率估计值对接收信号进行MIMO检测和解调。相比于现有技术，本发明专利技术可以大大降低基带接收过程的运算量，同时适合窄带无线系统低信噪比、低移动性的特点，达到较好的接收性能。

Baseband receiving method and device for narrowband radio receiver

The invention discloses a baseband receiving method and a base band device, which are applied to terminals in a narrowband wireless system, and relate to wireless communication technology. The baseband receiving method includes calculation of least squares LS NRS pilot position estimate on the same sub carrier position in a sub frame of the LS results from the average, different carrier position results of LS encryption, to obtain a list of results; and calculate the frequency domain correlation value, the correlation value to distinguish different stalls. According to the distinction of file, filtering the encrypted column LS results, as a result of channel estimation will filter all OFDM symbols of the sub frame; at the same time according to the LS encryption of the estimated noise power value, according to the channel estimation value of the received signal for MIMO detection and demodulation and noise power estimation. Compared with the prior art, the invention can greatly reduce the operation amount of the baseband receiving process, and is suitable for the narrowband wireless system with low signal-to-noise ratio and low mobility, so as to achieve better reception performance.

【技术实现步骤摘要】
窄带无线接收机的基带接收方法及装置
本专利技术涉及移动通信领域，具体而言，涉及一种在窄带无线物联网中应用于终端的基带接收方法以及接收装置。
技术介绍
在最近的通信市场上IoT（物联网）成为行业亮点，诸多运营商和设备上展示了其最新创新成果和应用案例。其中，窄带无线通信技术（NB-Iot）是运营商进军物联网市场的关键。窄带无线通信系统需要具备低成本、低功耗、广覆盖、海量节点等优势，例如，一般认为其终端节点的成本低于一美元，电池可以支持一年以上的待机状态，覆盖范围大于几十公里，节点可也达到几十亿个等等，因此其可以广泛应用于多种垂直行业，如远程抄表、资产跟踪、智能停车、智慧农业等。3GPP标准的首个版本在2016年6月发布，预计窄带无线通信会在LPWA市场的多个技术竞争中脱颖而出，成为领先运营商的最佳选择。首个版本的窄带无线通信支持3种运营模式（standalone,in-band,guard-band），包括■Standalone：利用现有GERAN系统的频谱，取代一个或多个GSM载波，■Guard-band：利用LTE载波保护间隔内未利用的资源块，■In-band：利用普通LTE载波内资源块。在时隙结构上，窄带无线通信下行子帧与传统FDD-LTE的NormalCP子帧结构相同，但对于一个特定的窄带无线通信终端设备来说，其下行只占有180kHz带宽（即一个PRB），并且只支持单天线接收，因此窄带无线通信终端的射频器件成本将大大降低，因此降低基带器件的实现复杂度（成本）就成为能否降低终端整机成本的关键。无线通信接收机的基带接收部分需要完成信道估计、均衡、数据解调等功能，对窄带无线通信系统而言，为了保持与传统LTE系统的后向兼容，引入了新类型的导频（NRS）来帮助终端实现信道估计，NRS导频支持1/2天线端口，导频序列的生成与LTECRS相同，只是加扰因子由LTE小区的小区ID变成为窄带无线小区的小区ID。原理上来说，窄带无线通信的接收机可以直接采样传统LTE接收机的信道估计、均衡、解调技术。比如申请号为CN201110427543.8的专利技术《一种应用于3GPPLTE系统的自适应信道估计方法》所公开的方案包括了下列步骤：(1)根据接收数据域参考信号计算导频点的最小二乘(LS)信道估计值；(2)根据导频点LS估计值估计信道时延扩展，然后根据时延扩展确定频率信道滤波系数，并进行频域滤波；(3)根据导频点LS估计值估计信道多普勒扩展，然后根据多普勒扩展确定时域信道滤波系数，并进行时域滤波。但其在计算频域滤波系数、时域滤波系数、频域滤波及时域滤波过程中需要大量的复数乘除运算，消耗巨大。申请号为CN201310001400.X的专利技术《一种LTE信道估计方法和装置》公开了一种将协方差矩阵Rhh降低为低维数的简化矩阵运算方案，从而简化了频域滤波系数的运算。但仍不能避免计算时域滤波系数、以及进行频域、时域的滤波的复杂运算，因此其整体实现代价仍是高昂的。另一方面，窄带无线通信系统下行包括NPBCH、NPDCCH和NPDSCH三种物理信道，无论哪种物理信道均都只支持单天线发送和两天线发射分集的两种传输模式。对于单天线发送模式，接收机可以采用最简单的迫零方式（ZF）均衡。对发射分集的传输模式传统技术方法将两个相邻RE上的接收数据合并进行均衡，申请号为CN201210100145.X的专利技术《一种OFDM系统中传输分集检测方法及装置》提供了一种综合简化均衡和解调的方法，在接收天线数据后，先对接收的天线数据进行均衡和信噪比加权处理，基于进行均衡和加权后的软符号进行解调，由于先进行信噪比加权处理再进行解调，可以进行均衡和信噪比加权的联合运算，所以简化了运算量。但无论是传统技术手段或者上上述专利技术方案在解调时都需要计算均衡输出的符号与信噪比的乘积以得到加权软比特，其中信噪比分量是将估计的信道能量除以估计的噪声功率，而除法运算在硬件实现中是开销复杂的。申请号为CN201310274884.5的专利技术《一种正交幅度调制软比特解调方法及其装置》公开了一种更简化的解调方法，在待解调比特位对应的格雷星座复平面上预先确定每个星座点的所属分区，每个分区对应一条中垂线；确定包含待解调比特位的接收符号所在的分区，并计算到对应的中垂线的垂直距离，将该距离作为待解调比特位的软比特值。但仍然需要对每个RE上的接收符号进行加权信噪比的运算，因此复杂度仍是高的。综上所述，专利技术人发现将现有技术应用在窄带无线通信接收机的基带信号接收中虽然是可行的，但由此设计出的基带单元其复杂度是高的，无法满足窄带无线通信终端极地成本的要求，同时专利技术人也注意到窄带无线通信的网络部署支持广度覆盖和深度覆盖，终端往往工作在信噪比低于传统LTE的无线网络环境中，一般认为工作信噪比区间在SNR=[-12dB0dB]范围，极端情况下也可能达到SNR=-20dB，因此窄带无线通信终端需要在降低实现复杂度的同时克服低信噪比带来的技术挑战。此外，窄带无线通信的终端同时具有低移动性的特点，一般移动速度下的多普勒效应低于5Hz。
技术实现思路
专利技术人注意到现有技术中存在的上述不足，因此设计了一种适用于窄带无线通信接收机的基带接收技术方案，满足终端极地成本的需要，同时在低信噪比、低移动性网络环境下仍达到系统性能的协议要求。根据本专利技术的一个方面，提供了一种应用于窄带无线通信终端的基带接收方法，在低信噪比、低移动性网络环境下仍能较好地实现基带数据接收，并且其实现成本是极低的，所述方法包括下列步骤。步骤一，计算NRS导频位置的最小二乘LS估计值。步骤二，对一个子帧内相同子载波位置的LS结果取平均，不同载波位置的LS结果加密，获得一列结果，所述对不同载波位置的LS结果加密。是根据窄带无线小区的Cell-ID和天线端口将平均后的两列LS结果按照所在子载波位置排列成一列，分成下列情况■若窄带无线小区的Cell-ID模3的结果小于3，对天线端口0：对天线端口1：■若窄带无线小区的Cell-ID模3的结果大于等于3，对天线端口0：对天线端口1：。步骤三，计算频域相关值，并按照相关结果区分不同的档位所述计算频域相关值，是将同一OFDM符号上两个子载波位置的LS结果取相关值，并在子帧内对所有NRS导频的OFDM符号累积相关值；较优地，所述计算频域相关值还包括对定时提前量所造成的相位偏移进行修正；较优地，所述计算频域相关值还包括对当前子帧的相关值以及历史相关值之间进行alpha滤波。所述步骤三和步骤二可以同时进行。步骤四，述频域相关值确定的档位，对加密后的LS结果进行滤波，滤波系数为预先定义的多组系数中的一组，由所述频域相关值的档位来确定，并将滤波结果作为子帧上所有OFDM符号的信道估计值，在具体实践的滤波过程中，先通过对加密后导频点位置的LS结果滤波获得14个RE位置的结果，然后根据窄带无线小区的Cell-ID截取出12个RE的滤波结果；较优地，若所述频域相关值在最低相关性的档位，则只需对加密后的LS结果取平均，并作为所有RE上的信道估计滤波结果。步骤五，根据所述的LS加密结果计算噪声功率所述计算噪声功率，首先对加密后的LS结果进行平均获得平均信道估计值，然后遍历所有天线端口以及所有导频位置的LS估计值减去所述平均信道估计值的差值本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基带接收方法，应用于窄带无线系统中的终端，其特征在于，包括，计算NRS导频位置的最小二乘LS估计值，对一个子帧内相同子载波位置的LS结果取平均，不同载波位置的LS结果加密，获得一列结果，计算频域相关值，并按照所述频域相关值区分不同的档位，根据所述频域相关值确定的档位，对加密后的LS结果进行滤波，所述滤波计算中的滤波系数为预先定义的多组系数中的一组，并根据所述频域相关值的档位确定，将滤波结果作为子帧上所有OFDM符号的信道估计值，根据LS加密结果计算噪声功率，根据所述获得的信道估计值和噪声功率估计值对接收信号进行MIMO检测和解调。

【技术特征摘要】
1.一种基带接收方法，应用于窄带无线系统中的终端，其特征在于，包括，计算NRS导频位置的最小二乘LS估计值，对一个子帧内相同子载波位置的LS结果取平均，不同载波位置的LS结果加密，获得一列结果，计算频域相关值，并按照所述频域相关值区分不同的档位，根据所述频域相关值确定的档位，对加密后的LS结果进行滤波，所述滤波计算中的滤波系数为预先定义的多组系数中的一组，并根据所述频域相关值的档位确定，将滤波结果作为子帧上所有OFDM符号的信道估计值，根据LS加密结果计算噪声功率，根据所述获得的信道估计值和噪声功率估计值对接收信号进行MIMO检测和解调。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对不同载波位置的LS结果加密，是根据窄带无线小区的Cell-ID和天线端口将平均后的两列LS结果按照所在子载波位置排列成一列，区别下列情况，若窄带无线小区的Cell-ID模3的结果小于3，对天线端口0：对天线端口1：若窄带无线小区的Cell-ID模3的结果大于等于3，对天线端口0：对天线端口1：。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述计算频域相关值，是将同一OFDM符号上两个子载波位置的LS结果取相关值，并在子帧内对所有NRS导频的OFDM符号累加相关值。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述将同一OFDM符号上两个子载波位置的LS结果取相关值，还包括对定时提前量所造成的相位偏移进行修正。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对加密后的LS结果进行滤波，包括，先通过对所述加密后导频点位置的LS结果滤波获得14个RE位置的结果，然后根据窄带无线小区的Cell-ID截取出12个RE的滤波结果。6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述频域相关值确定的档位，对加密后的LS结果进行滤波，包括若所述频域相关值在最低相关的档位，则只需对所述加密后的LS结果取平均，并作为所有RE上的信道估计滤波结果。7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述计算噪声功率，包括，首先对所述加密后的LS结果进行平均获得平均信道估计值，然后遍历所有天...

【专利技术属性】
技术研发人员：李文龙，
申请(专利权)人：苏州维特比信息技术有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32